柴油質量升級規(guī)劃方案

吳大亮

（中國石油云南石化公司）

根據(jù)國家柴油質量升級進度，2017年柴油質量要達到國Ⅴ的標準要求。目前，某公司生產柴油標準為國Ⅲ車用柴油，直餾柴油比例大，硫含量高，與國Ⅳ及國Ⅴ標準要求相比差距較大。氫氣資源不足是制約降低硫含量的主要問題，為此制定了柴油質量升級技術方案。

1 柴油產品質量現(xiàn)狀

1.1 柴油質量現(xiàn)狀

目前，公司柴油生產裝置主要包括350×104t/a常減壓裝置、60×104t/a二催化裝置、120×104t/a三催化裝置、45×104t/a柴油加氫精制裝置、80×104t/a中壓加氫裝置等；主要調和組分包括常一線、常二線、加氫裂化柴油、加氫精制柴油，柴油質量見表1。公司柴油產品滿足GB 19147—2009《車用柴油》國Ⅲ標準，對比國Ⅳ及國Ⅴ柴油質量標準仍存在差距。國Ⅳ及國Ⅴ柴油標準見表2。

表1 當前柴油產品質量

表2 車用柴油國Ⅳ及國Ⅴ標準主要技術指標

1.2 柴油質量升級存在的問題

柴油升級主要問題是硫含量高，由于現(xiàn)柴油產品中未加氫處理的直餾柴油占比約60%，直餾柴油加氫能力不足，硫含量443mg/kg，距離國Ⅳ及國Ⅴ標準要求差距大。直餾柴油和催化柴油進一步加氫，沒有氫氣資源。

2 目標及技術要點

在高寒地區(qū)，冬季低凝柴油需求量大。柴油產品質量升級的同時更要結合市場需求，提升產品的附加值。

2.1 質量升級目標

柴油升級的目標是：柴油質量2017年達到國Ⅴ的標準要求，升級方案遵循“產品結構優(yōu)化、技術指標先進、經濟效益先進、節(jié)能低碳環(huán)?！钡脑瓌t。

2.2 柴油質量升級技術要點

2.2.1 直餾柴油全部加氫精制

為確保柴油產品滿足總硫≤10mg/kg國Ⅴ車用柴油指標要求，超過70%的直餾柴油需要經過加氫精制處理，裝置加工規(guī)模需要達到100×104t/a，計劃采用連續(xù)液相床加氫工藝，產品質量指標達到總硫含量≤10mg/kg國Ⅴ車用柴油調和組分的要求。

2.2.2 低成本解決氫氣平衡問題

公司主要產氫裝置為60×104t/a連續(xù)重整裝置、10 000m3/h催化裂化干氣PSA（變壓吸附法）裝置、4×104t/a甲乙酮裝置；主要耗氫裝置包括80×104t/a中壓加氫、45×104t/a柴油加氫/臨氫降凝裝置、在建90×104t/a汽油精制裝置。氫氣平衡現(xiàn)狀見表3。

表3 氫氣平衡現(xiàn)狀

測算汽油達到國Ⅴ、柴油達到國Ⅴ質量標準時公司氫氣缺口5 500t，低成本解決氫氣平衡問題，保持公司的競爭力和贏利能力，是公司規(guī)劃發(fā)展最重要的問題之一。對比新建20 000m3/h標準天然氣（煉油廠氣）裂變制氫方案，建議采取“擴建10 000m3/h煉油廠氣PSA裝置”、“催化中汽油進重整”兩種途徑解決氫氣平衡問題。

2.2.3 保持優(yōu)化的產品結構

公司現(xiàn)汽油產品高標號汽油比例100%，柴油產品中低凝柴油比例約30%，高效產品比例達42%。柴油產品質量升級后適應市場需求，產品結構仍需進一步優(yōu)化，在加工成本提高的同時，確保獲取更高的經營效益。

2.2.4 解決系統(tǒng)優(yōu)化和公用工程配套問題

公司新建裝置系統(tǒng)依托條件較好，水、電、汽、風、氮等公用工程設施基本可依托現(xiàn)有。主要工作量：一是，配套建設柴油加氫裝置外圍建設部分,以滿足新建裝置物料輸轉和公用工程供給；二是，對現(xiàn)有胺液再生系統(tǒng)進行增容改造，以滿足汽柴油升級裝置循環(huán)氫、含硫氣體脫硫的胺液增量需求；三是，按照新規(guī)范要求對低壓泄放系統(tǒng)進行升級。

3 規(guī)劃方案

3.1 100×104t/a柴油加氫裝置建設

擬采用連續(xù)液相床加氫技術，催化劑均選用國內催化劑［1］。裝置設計規(guī)模為100×104t/a，開工時間為8 400h/a，操作彈性為60%～120%，主要由反應部分（含氫氣壓縮機和循環(huán)氫壓縮機）、分餾部分、公用工程3部分組成。加氫裝置產品滿足總硫含量≤10mg/kg的國Ⅴ車用柴油調和組分要求。裝置設計原料油性質見表4，裝置液體產品初估性質見表5。

3.2 PSA裝置改造

公司PSA裝置由變壓吸附提氫、解吸氣緩沖系統(tǒng)及產品脫氧精制系統(tǒng)組成，2001年7月竣工。裝置的建設規(guī)模為處理催化裂化干氣10 000m3/h，裝置原料為加氫低分氣、二催化干氣、三催化干氣、重整干氣的混合氣，主要生產氫氣，副產解吸氣。隨著原料氣處理量需求的增加，原有動力設備已經不能滿足需求，因此，需要對該項目進行改造。經核算改造后原料氣處理量15 000m3/h，可產氫氣3 635m3/h，同時，有11 365m3/h的副產解吸氣經壓縮后回到瓦斯管網去。根據(jù)公司新建項目投產后的最新原料氣條件，只需對原有的PSA裝置更換動力設備，進行維護改造，裝填吸附劑即可滿足生產需求。PSA裝置改造后提高了裝置的處理量4 000×104m3/a，可產氫氣3 635m3/h，同時，提高了環(huán)境效益，項目在經濟上可行［2］。

表4 裝置設計原料油性質

表5 裝置液體產品初估性質

3.3 催化中汽油加氫處理

目前，公司重整裝置負荷率約為70%，進一步拓展重整原料來源，低成本彌補氫氣缺口，同時，增產高標號汽油產品是保持競爭力的需求。

項目利用舊半再生重整裝置預加氫裝置的平面和主要設備，原料為汽油加氫裝置抽出的中汽油，可生產符合重整裝置進料質量要求的原料 16.5×104t/a，提高氫氣產量0.45×104t/a。

3.4 胺液系統(tǒng)擴容改造

公司柴油加氫裝置投產后，精制干氣、液態(tài)烴產量將增加約3 000t/a，硫磺產量在現(xiàn)有基礎上增加600t，測算含硫氣體精制、硫磺尾氣胺洗需增加胺液循環(huán)量約15t/h。測算現(xiàn)有脫硫精制裝置胺液塔、硫磺尾氣胺液洗滌塔均能滿足增量需求，不需改造；但是，胺液再生系統(tǒng)已經處于負荷上限，需要根據(jù)現(xiàn)有兩套系統(tǒng)情況，進行增容改造。

4 實施效果

規(guī)劃方案實施后，實現(xiàn)了氫氣平衡，柴油調和池硫含量＜10mg/kg，達到了預期規(guī)劃目標。柴油組分調和情況見表6，氫氣平衡情況見表7。

表6 柴油調和

表7 產氫、用氫平衡

5 結論

一是，采取“擴建10 000m3/h煉油廠氣PSA裝置”、“催化中汽油進重整”兩項技術改造措施，低成本解決氫氣資源不足問題。

二是，新建100×104t/a柴油加氫裝置，直餾柴油和催化柴油加氫的硫含量達到降低目標。

三是，胺液再生系統(tǒng)擴容改造后，提高了干氣、液態(tài)烴的脫硫處理能力，達到環(huán)保指標要求。

四是，在現(xiàn)有的土地平面不變情況下，規(guī)劃方案實施后，生產柴油質量達到國Ⅴ柴油的能力。

五是，柴油質量升級的同時公司產品結構進一步得到優(yōu)化，高標號汽油比例100%，低凝柴油比例約為30%。

[1] 方向晨,關明華,廖士剛.加氫精制[M].北京:中國石化出版社,2006:129-156.

[2] 齊立志,張邵波,艾中秋.制氫裝置安全運行與管理[M].北京:中國石化出版社,2006:37-41.